Теплообменники, применяемые в тепловых аппаратах.

Теплообменники предназначены для переноса теплоты от источников тепловой энергии к обрабатываемым продуктам.

Теплообменники подразделяют на два основных типа: поверхностные теплообменники и теплообменники смешения. В поверхностных теплообменниках теплоперенос осуществляется через разделяющую перегородку.

Поверхностные теплообменники.

Данные теплообменники подразделяются на следующие группы: с открытой греющей поверхностью; с рубашками; с внутрилежащей поверхностью нагрева; с поверхностными нагревателями без теплоносителей; трубчатые, панельные.

В теплообменнике с открытой греющей поверхностью (Рис. 3.1. а) нагреваемый объект устанавливается на плиту, выполняющую роль греющей поверхности.

В аппаратах с рубашкой (Рис. 3.1. б) греющий агент поступает в пространство, заключенное между рубашкой и корпусом аппарата.

Аппараты с внутрилежащей греющей поверхностью (Рис. 3.1.в) могут быть различных типов, но во всех случаях она расположена внутри нагреваемой жидкости.

В аппаратах с поверхностными нагревателями (Рис. 3.1.г, д) нет теплоносителя. В них теплота передается непосредственно от нагревателя к стенкам аппарата. Условно к этому типу можно отнести также теплообменники, в которых стенки обогреваются открытым пламенем.

Рис. 3.1. Принципиальные схемы поверхностных теплообменников

а – с открытой греющей поверхностью: 1 – нагревательный элемент, 2 – греющий элемент, 3 – нагреваемый объект; б – с рубашкой: 1 – патрубок для входа греющего агента, 2 – рубашка, 3 – нагреваемый объём; в – с внутрележащей поверхностью нагрева: 1 – рабочий объём, 2 – электронагреватель; г – с поверхностными нагревателями: 1 – гибкие нагреватели, 2 - нагреваемый объём; д – с огневым нагревом; е – трубчатый одноходовой: 1 – корпус, 2 – трубы, 3 – патрубок для входа греющего агента, 4 – патрубок для выхода нагреваемой жидкости, 5 – верхняя крышка, 6 и 8 – трубные решётки, 7 – патрубок для выхода греющего агента, 9 – нижняя крышка, 10 – патрубок для входа нагреваемой жидкости; ж – трубчатый многоходовой: 1 – корпус, 2 – перегородки.

В практике пищевых производств наибольшее распространение получили трубчатые теплообменники самых различных конструкции. На (Рис. 3.1. е, ж, з) представлены три широко применяемых вида трубчатых теплообменников. В первом из них (Рис. 3.1. е) нагреваемая жидкость поступает в трубы, а в межтрубное пространство подается греющий агент. В многоходовых трубчатых аппаратах (Рис 3.1. ж) нагреваемая жидкость за счет установки перегородок движется в одной части аппарата вверх, в другой - вниз. В этих аппаратах дня создания потока греющего агента в межтрyбном пространстве также установлены перегородки. В аппарате типа труба в трубе (Рис. 3.1. з) нагреваемая жидкость движется по внутренней трубе, а греющий агент находится в кольцевом зазоре между внутренней и наружной трубами.

В панельных теплообменниках, (Рис 3.1. и) которые имеют широкое разнообразие конструктивных форм, нагреваемая жидкость поступает в панели, которые обогреваются снаружи.

Теплообменные аппараты предприятий общественного питания можно подразделить на следующие основные группы: с открытой греющей поверхностью; с рубашкой, с внутрилежащей поверхностью нагрева, с поверхностными нагревателями без теплоносителей; с лучистым нагревом, с лучисто - конвективным нагревом; с непосредственным контактом теплообменных сред.

Аппараты с открытой греющей поверхностью называют аппаратами с промежуточной поверхностью или плитами. Большинство плит действительно выполняют роль промежуточных поверхностей, потому что от обогреваемой поверхности (плиты) теплота передается не продукту, а стенке какой-то емкости, в которой находится продукт.

Существуют, например, плиты, на поверхности которых осуществляют жарку продуктов. В этом случае греющая поверхность уже не выполняет роль промежуточной.

Самыми распространенными в общественном питании теплообменниками являются аппараты с рубашками (Рис. 3.2.). Подразделить их можно по виду теплоносителя, по способу получения и подвода этого теплоносителя, по способу нагрева теплоносителя.

По виду теплоносителя выделяют аппараты с рубашкой, с водяным, пароводяным и паровым обогревом. Известны аппараты с рубашками, в которых используются высокотемпературные теплоносители.

По способу получения теплоносителя их подразделяют на аппараты с подводом теплоносителя из централизованных источников и с автономным получением носителя.

Рис.3.2. Схемы теплообменных аппаратов с рубашкой

а – с водяным обогревом: 1 – патрубок для входа греющей воды, 2 – рубашка, 3 – корпус аппарата, 4 - патрубок для выхода греющей воды; б – с паровым обогревом (рубашка имеет выдавки): 1 – патрубок для входа пара, 2 – рубашка с выдавками, 3 – корпус аппарата, 4 – выдавки, 5 – патрубок для выхода конденсата; в – с пароводяным обогревом: 1 –рубашка, 2 – корпус аппарата, 3 – горелка (для огневого обогрева); г – с обогревом от высокотемпературного теплоносителя (фритюрница).

По способу нагрева теплоносителя, получаемого автономно, можно выделить аппараты с нагревом от электронагревателей, от пара и аппараты с рубашками с огневым обогревом.

Аппараты с рубашками можно подразделить также по форме самого аппарата и форме рубашки. По этому признаку выделяют аппараты прямоугольные, цилиндрические с плоским, коническим, цилиндрическим, полусферическим днищем. Днища могут быть вогнутыми и выпуклыми.

Теплообменники с рубашками подразделяют по давлению под которым находится нагреваемый продукт. Наиболее известны аппараты, работающие при атмосферном давлении. Менее широко применяют аппараты, работающие под избыточным давлением, называемые автоклавами.

Рис. 3.3. Схемы теплообменных аппаратов с внутрилежащей поверхностью нагрева

а – с теном: 1 – тен, 2 – корпус аппарата; б – с змеевиком: 1 – патрубок для выхода конденсата, 2 – патрубок для входа пара; в – теплообменник: 1 – патрубок для выхода конденсата, 2 – патрубок для входа пара, 3 – корпус аппарата, 4 – трубчатый теплообменник; г – с дымо- или огневодом: 1 – дымо- или огневод, 2 – корпус аппарата; д – с теном для высокотемпературного нагрева (фритюрница): 1 – тен, 2 – корпус аппарата заполненный маслом, 3 – корзина с продуктом.

Рис 3.4. схемы теплообменников с непосредственным контактом теплообменных сред

а – с централизованной подачей пара: 1 – сборник конденсата, 2 – патрубок для подвода пара, 3 – функциональная ёмкость без отверстий, 4 – корпус аппарата, 5 – функциональная ёмкость с отверстиями, 6 – патрубок для отвода конденсата; б – с автономным парогенератором: 1 – парогенератор, 2 – корпус аппарата, 3 - функциональная ёмкость без отверстий, 4 - функциональная ёмкость с отверстиями; в – непрерывнодействующий: 1 – корпус аппарата, 2 – ёмкость для продуктов, 3 – загрузочный бункер с затвором, 4 – патрубок для отвода конденсата, 5 – разгрузочный бункер с отводом готового продукта, 6 – цепной транспортёр, 7 – патрубок для вывода пара.

Многие теплообменные аппараты, применяемые в общественном питании, имеют внутрилежашую поверхность нагрева (Рис 3.3). Некоторые из аппаратов с рубашками для автономного получения пара или нагрева теплоносителя имеют внутрилежашую поверхность нагрева в виде поверхностей тэнов, змеевиков и т.п.

В качестве греющих элементов в этих теплообменниках могут быть использованы также трубчатые теплообменники, дымоходы и oгневоды.

В общественном питании широко используют теплообменные аппараты, в которых - электронагреватели вмонтированы непосредственно в стенки корпуса. Это - варочные котлы, сковороды, различные непрерывно действующие жарочные аппараты и др.

Все большее распространение в общественном питании получают теплообменные аппараты с ИК – нагревом. В этих аппаратах используются специальные ИК – излучатели или высокотемпературные электронагревательные элементы. Прогрев продукта осуществляется за счет лучистого нагрева поверхности продукта и передачи теплоты внутрь путем непосредственно контакта теплообменных сред (Рис. 3.4). Суть работы всех этих теплообменником заключается в том, что пар подается во внутренне пространство корпуса аппарата и вступает в контакт с продуктом (так называемый "острый пар"). Пар конденсируется и на продукте, и на посуде и отдает им теплоту.